CN104711974A

CN104711974A - 一种钢管再生混凝土复合载体桩及其制备方法

Info

Publication number: CN104711974A
Application number: CN201510040277.1A
Authority: CN
Inventors: 雷斌; 王宇超; 安迪; 林悦慈; 胡伟; 徐原威; 熊进刚; 饶春华
Original assignee: Nanchang University
Current assignee: Zhongheng Construction Group Co ltd
Priority date: 2015-01-27
Filing date: 2015-01-27
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2035-01-27
Also published as: CN104711974B

Abstract

本发明公开了一种钢管再生混凝土复合载体桩及其制备方法，其步骤为，首先在桩位沉钢管，然后在桩孔底部先填加分拣后的建筑垃圾并夯实，然后再夯扩硬性再生混凝土形成由干硬性再生混凝土和分拣后的建筑垃圾构成的夯扩体，然后在钢管内放置钢筋笼并浇筑再生混凝土，最后在顶部铺设褥垫层。与传统的载体桩施工工艺相比，用干硬性再生混凝土代替干硬性混凝土，降低了成本，并且采用钢管作为模板，桩体成型后，起到约束核心混凝土的作用，形成钢管再生混凝土桩，提高承载力，并且简化了施工程序，节省工时，高效利用了旧有建筑拆除后产生的建筑垃圾，具有良好的前景与经济效益。

Description

一种钢管再生混凝土复合载体桩及其制备方法

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种钢管再生混凝土复合载体桩及其制备方法。

背景技术

随着我国工业化、城市化进程的加速，相伴而产生的建筑垃圾日益增多，我国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的1/3以上。然而，绝大部分建筑垃圾未经任何处理，便运往郊外或乡村，露天堆放或填埋，耗用大量的征用土地费、垃圾清运费等建设经费，同时，清运和堆放过程中的遗撒和粉尘、灰砂飞扬等问题又造成了严重的环境污染。目前，城市建筑垃圾主要为砌体墙形成的碎砖和砼体块。

建筑垃圾由多种成分组成，筛选分类后，不同的成分可以进行回收再利用。建筑垃圾中的废弃混凝土块主要做成再生骨料，与新的混凝土混合后制成再生混凝土，由于其强度不高，用在结构强度要求不高的结构构件里。或筛选破碎后直接用于路基、基础垫层中，利用率不高。此外，原生混凝土的骨料都是从山上或河床中采掘出来的。随着市场对砂的质量要求越来越高,数量越来越大，天然砂资源也逐渐匮乏，加之国家对天然砂开采的限制，作为混凝土配制的必备组分之一，天然砂的来源将受到限制。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种钢管再生混凝土复合载体桩的制备方法，通过对建筑垃圾进行粉粹、筛选，然后制成钢管再生混凝土复合载体桩。钢管再生混凝土复合载体桩的桩身，内部配筋并且外部用钢管包围，兼做模板，使再生混凝土三向受压提高承载力并且加快了施工速度。夯扩体中使用分选的建筑垃圾作为载体桩的填充料，以再生混凝土代替干硬性混凝土做成建筑垃圾复合载体桩，提高了建筑垃圾的使用效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种钢管再生混凝土复合载体桩的制备方法，包括以下步骤：

（1）将建筑垃圾进行破碎，筛分，得到粒径在2-5mm的建筑垃圾，作为再生混凝土的再生细骨料，得到5-31.5mm的建筑垃圾，作为再生混凝土的再生粗骨料。

（2）成孔：钢管正对桩位沉钢管，柱锤夯击，并边夯击边加压钢管，直至达到夯击沉降量；达到夯击沉降量时，对孔底进行多次夯击；再提升钢管至预定浇筑再生混凝土的位置。钢管到位后不必提升，浇筑时可兼做模板使用，成桩后还可以提高桩的竖向承载力，弥补再生混凝土承载力的不足。

（3）填料夯击：提高重锤向钢管内填入适量分拣后的建筑垃圾，进行夯击。夯扩的多少取决于三击贯入度，（即提高柱锤6m空击三次，柱锤贯入填料中的深度），当三击贯入度小于10cm时，进入下一步；夯扩干硬性再生混凝土，干硬性再生混凝土的干湿度以手握成团，一揉即碎为准；分数次填入钢管进行夯击，当贯入度不大于10cm时停止填料，并进行空击柱锤，使干硬性再生混凝土高出钢管下端口10-20cm。

（4）在钢管内放置钢筋笼。

（5）向钢管内浇筑再生混凝土。

（6）桩头处理完毕后进行褥垫层铺设，褥垫层所用材料为建筑垃圾细骨料和粒径在20mm以下的碎石，褥垫层一般厚度100 ~ 300mm，虚铺后采用静力压实，褥垫层高度比基础宽度要大，其宽出部分不得小于褥垫层的厚度。

所述再生混凝土是由步骤（1）得到再生细骨料和再生粗骨料与水泥、外加剂配置成抗压强度在20-40MPa的再生混凝土，其配合比如下：

水泥：5－20%

水：3－18%

再生细骨料：25-45%

再生粗骨料：27－52%

外加剂：0.01－1%。

本文中所述配合比均为质量百分比。

所述干硬性再生混凝土的配合比如下：

水泥：5－20%

水：1－3%

再生细骨料：25-45%

再生粗骨料：27－52%

减水剂：0.05－0.5%。

本发明根据上述方法制备得到了一种钢管再生混凝土复合载体桩，它由桩身、桩底的夯扩体、桩头处的褥垫层构成，桩身由钢管和钢管内的钢筋笼、再生混凝土构成；褥垫层由建筑垃圾细骨料与碎石制备而成；夯扩体由内层的干硬性再生混凝土、外层的分拣后的建筑垃圾构成，干硬性再生混凝土高出钢管下端口10-20cm。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）桩体与载体都能够消纳再生混凝土，提高了建筑垃圾的再利用率，起到保护环境的作用。

（2）桩体与载体为一整体，并且桩体采用钢管再生混凝土，使得再生混凝土三向受压，提高桩体承载力。

（3）再生混凝土中所用废弃混凝土块只需进行简单的破碎分离处理，成本低廉。

附图说明

图1为钢管再生混凝土复合载体桩图；

图2、图3为钢管再生混凝土复合载体桩剖面图；

1——再生混凝土 9——被加固土层

2——分拣后的建筑垃圾 10——钢管

3——紧密区土体 11——钢筋笼

4——影响区土体 12——褥垫层

5——土层一 13——干硬性再生混凝土

6——土层二

7——土层三

8——软弱土层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1

按下述步骤施工制备得到钢管再生混凝土复合载体桩：

（2）测量放线。用经纬仪、钢尺进行测量放线。为保证表面平整，可在桩基施工时，土方开挖到桩顶标高后，打一步灰土。

（3）成孔。正对桩位沉钢管10，柱锤夯击，并边夯击边加压钢管10，直至达到夯击沉降量。达到夯击沉降量时，对孔底进行多次夯击，再提升钢管10至预定浇筑再生混凝土1的位置。钢管截面可以为矩形（如图3所示）或者圆形（如图2所示），或其他封闭形状的管状体。钢管10到位后不必提升，浇筑时可兼做模板使用，成桩后还可以提高桩的竖向承载力，弥补再生混凝土承载力的不足。在成孔前和成孔过程中，要严格控制打桩架的垂直度，确保桩孔垂直度在允许偏差1%之内。桩孔加工完成后，桩孔的底部形成了紧密区土体3，紧密区土体3外围是影响区土体4，影响区土体4的更外层为被加固土层9。

（4）填料夯击。提高重锤向钢管内填入适量分拣后的建筑垃圾2，进行夯击。夯扩的多少取决于三击贯入度，（即提高柱锤6m空击三次，柱锤贯入填料中的深度），当三击贯入度小于10cm时，进入下一步。夯扩干硬性再生混凝土13，分数次填入钢管进行夯击，当贯入度不大于10cm时停止填料，并进行空击柱锤，使干硬性再生混凝土13高出钢管10的下端口10-20cm。所述干硬性再生混凝土13的配合比如下：

水泥：18%

水：2%

再生细骨料：37%

再生粗骨料：42%

减水剂：1%。

（5）向钢管10内放置钢筋笼11；

（6）向钢管10内浇筑再生混凝土1，所述再生混凝土1的配合比如下：

水泥：18%

水：14%

再生细骨料37%

再生粗骨料：30%

减水剂：0.5%

微膨胀剂：0.5%。

浇筑得到的再生混凝土1的抗压强度为35MPa。

（7）桩头处理完毕后进行褥垫层12铺设，褥垫层12所用材料为建筑垃圾细骨料和粒径在20mm以下的碎石，褥垫层一般厚度100 ~ 300mm，虚铺后采用静力压实，褥垫层高度比基础宽度要大，其宽出部分不得小于褥垫层的厚度，得到抗压强度为56MPa的钢管再生混凝土复合载体桩，如图1所示。

结果分析：

采用该方法后的建筑地基承载力能够达到与原生料相近的承载力，变形小，塌落度在两小时内损失不超过1cm，每立方砼桩使用再生料3.4m³，使用本发明的建筑垃圾再生骨料复合载体桩可以节省3.4m³的原生料，每立方砼造价比使用原生料节约了31%，提高了废物的有效利用率，实现了经济效益。

实施例2

（3）成孔。钢管10正对桩位沉钢管，柱锤夯击，并边夯击边加压钢管10，直至达到夯击沉降量。达到夯击沉降量时，对孔底进行多次夯击，再提升钢管10。钢管截面为矩形或者圆形，或其他封闭形状的管状体。钢管10到位后不必提升，浇筑时可兼做模板使用，成桩后还可以提高桩的竖向承载力，弥补再生混凝土承载力的不足。在成孔前和成孔过程中，要严格控制打桩架的垂直度，确保桩孔垂直度在允许偏差1%之内。

（4）填料夯击。提高重锤向钢管内填入适量分拣后的建筑垃圾2，进行夯击。夯扩的多少取决于三击贯入度，（即提高柱锤6m空击三次，柱锤贯入填料中的深度），当三击贯入度小于10cm时，进入下一步。夯扩干硬性再生混凝土13，分数次填入钢管进行夯击，当贯入度不大于10cm时停止填料，并进行空击柱锤，使干硬性再生混凝土13高出钢管10的下端开口10-20cm。所述干硬性再生混凝土13的配合比如下：

水泥：15%

水：2%

再生细骨料：37%

再生粗骨料：45%

减水剂：1%。

（5）在钢管10内放置钢筋笼11。

（6）向钢管10内浇筑再生混凝土1。将上述步骤（1）得到的粒径在2-5mm的建筑垃圾细骨料和粒径在粒径在5-31.5mm的建筑垃圾粗骨料加入水泥、减水剂等，配置成抗压强度在30MPa的再生混凝土1。所述再生混凝土的配合比如下：

水泥：15%

水：15%

再生细骨料：37%

再生粗骨料：32%

减水剂：0.5%

微膨胀剂：0.5%。

（7）桩头处理完毕后进行褥垫层12铺设，褥垫层12所用材料为建筑垃圾细骨料和粒径在20mm以下的碎石，褥垫层一般厚度100 ~ 300mm，虚铺后采用静力压实，褥垫层高度比基础宽度要大，其宽出部分不得小于褥垫层的厚度，得到抗压强度为47MPa的钢管再生混凝土复合载体桩，如图1所示。

结果分析：

采用该方法后的建筑地基承载力能够达到与原生料相近的承载力，变形小，塌落度在两小时内损失不超过1cm，每立方砼桩使用再生料3.7m³，使用本发明的建筑垃圾再生骨料复合载体桩可以节省3.7m³的原生料，每立方砼造价比使用原生料节约了35%，提高了废物的有效利用率，实现了经济效益；

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实例所做的任何简单修改、等同变化与装饰，均仍属本发明的技术方案范围内。

Claims

1.一种钢管再生混凝土复合载体桩的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将建筑垃圾进行破碎，筛分，得到粒径在2-5mm的建筑垃圾，作为再生混凝土的再生细骨料，得到5-31.5mm的建筑垃圾，作为再生混凝土的再生粗骨料；

（2）成孔：钢管正对桩位沉钢管，柱锤夯击，并边夯击边加压钢管，直至达到夯击沉降量；达到夯击沉降量时，对孔底进行多次夯击；再提升钢管至预定浇筑再生混凝土的位置；

（3）填料夯击：提高重锤向钢管内填入适量分拣后的建筑垃圾，进行夯击，夯扩的多少取决于三击贯入度，当三击贯入度小于10cm时，进入下一步；夯扩干硬性再生混凝土，干硬性再生混凝土分数次填入钢管进行夯击，使干硬性再生混凝土高出钢管下端口10-20cm；

（4）在钢管内放置钢筋笼；

（5）向钢管内浇筑再生混凝土；

（6）桩头处理完毕后进行褥垫层铺设，褥垫层所用材料为建筑垃圾细骨料和粒径在20mm以下的碎石，褥垫层厚度100 ~ 300mm，虚铺后采用静力压实。

2.根据权利要求1所述的一种钢管再生混凝土复合载体桩的制备方法，其特征在于，所述干硬性再生混凝土13的配合比如下：

水泥：15-18%

水：2%

再生细骨料：37%

再生粗骨料：42-45%

减水剂：1%。

3.根据权利要求1或2所述的一种钢管再生混凝土复合载体桩的制备方法，其特征在于，步骤（5）中再生混凝土的抗压强度为20-40MPa，其配合比如下：

水泥：15－18%

水：14－15%

再生细骨料：37%

再生粗骨料：30－32%

减水剂：0.5%

微膨胀剂：0.5%。

4.根据权利要求1所述的一种钢管再生混凝土复合载体桩的制备方法，其特征在于，钢管截面为矩形或者圆形，或其他封闭形状的管状体。

5.一种钢管再生混凝土复合载体桩，由桩身、桩底的夯扩体、桩头处的褥垫层构成，其特征在于，桩身由钢管和钢管内的钢筋笼、再生混凝土构成；褥垫层由建筑垃圾细骨料与碎石制备而成；夯扩体由内层的干硬性再生混凝土、外层的分拣后的建筑垃圾构成，干硬性再生混凝土高出钢管下端口10-20cm。